新材料之王，具有很高的技术、工艺和资金壁垒。碳纤维具有优异的性能，高强度、高模量、低密度、耐超高低温，主要应用于风电、航空航天、汽车等领域。小丝束碳纤维因其优异的性能和较高的价格被广泛应用于航空航天等领域。大拖轮性价比高，多用于风电、轨道交通等民用产品。碳纤维生产包括“聚合-纺丝-氧化-碳化”等环节，其中前驱体制备工艺和技术壁垒高，碳化环节资金壁垒高。碳纤维的性能和成本很大程度上由前驱体决定，因此前驱体制备是核心技术环节，工艺壁垒主要体现在纺丝过程中。碳纤维是投资门槛较高的重资产行业，每万吨线投资约20亿元。
风、光、氢等新能源领域纷纷爆发。预计2025年全球需求量约25万吨。我们预计2021-2025年全球碳纤维需求CAGR为18.8%，预计2025年将达到25.3万吨。在2020年全球需求中，风电、航空航天、运动休闲、汽车和碳碳复合材料将占28.6%/15.4%/14.4%/11.7%/4.7%。从占比和增速来看，风电仍将发挥重要作用。核心驱动力是海风的发展，大型风力发电机要求高性能、轻量化。预计2025年风电需求将达到9.9万吨，CAGR为27%。我们预计2025年光伏碳碳复合材料对碳纤维的需求为2.1万吨，CAGR为33%。储氢瓶对碳纤维的需求也将爆发，这是由于燃料电池汽车的快速发展。我们估计，2025年该领域的需求将为33，000吨，CAGR为62%。
行业集中度高，国内龙头已完成追赶。未来，产能的扩大和成本的降低将导致民用部门的超越。20年间，全球/国内行业的CR5分别达到62%/81%。其中，美国和日本公司在碳纤维技术和应用方面具有先发优势。受前期技术封锁、价格竞争等因素限制，国内企业发展曲折。经过10多年的沉淀和积累，恰逢“海外出口限制”。在技术、工艺、成本日趋成熟的同时，国内龙头企业正紧抓风、光、氢的市场需求爆发，逐步完成民用产品领域的国产替代，实现全行业的翻盘。我们认为，在国内龙头企业的引领扩张下，行业产能扩张的拐点已经达到并有望加速；我们估计21/22年度全球碳纤维有效产能为12.1/14.1万吨，YOY为3%/17%。过去几年，受供需影响和原材料成本上涨，国内碳纤维价格逐年上涨，我们预计22年将保持良好的韧性。中长期来看，民用碳纤维的渗透率可能会提高或取决于变“价”为“需”，价格中枢可能下移。
为民降本是核心，规模和技术是关键。民用碳纤维成本是下游应用拓展和渗透率提升的关键因素，企业竞争力主要集中在成本和技术方面。从降低成本的角度来看，第一，通过发挥规模效应，可以降低吨折旧和吨能耗。碳纤维的制造成本占成本的50%-80%(其中折旧和电费占制造成本的50%-70%)，存在规模效应。二是通过技术升级降低成本。原材料消耗方面，行业每吨丙烯腈消费量仍有下降空间。在工艺方面，可以通过优化纺丝、氧化和碳化工艺来提高效率。
